پایان نامه > کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود > مهندسی عمران > مقطع دکتری > سال 1398
پدیدآورندگان:
سعید محمدی [پدیدآور اصلی]، علی کیهانی[استاد راهنما]
چکیده: امروزه اطّلاع از مشخصات دینامیکی سازه‌های مهمّی که در گذشته ساخته شده‌اند، یعنی فرکانس‌های طبیعی، نسبت‌های میرایی و اشکال مودی، جهت ارزیابی عملکرد، کنترل ارتعاش‌ یا بهسازی این سازه‌ها امری ضروری است. در دهه‌های اخیر با پیشرفت تکنیک‌های پردازش سیگنال، روش‌های متعدّدی به‌منظور شناسایی پارامترهای مودال سازه‌ها ارائه شده است که هر یک دارای مزایا و معایبی می‌باشد. در این رساله، دو الگوریتم تازه توسعه یافته در زمینه پردازش سیگنال مورد توجّه قرار گرفته و با استفاده از تکنیک فیلتر کردن راهکارهایی جهت رفع برخی از محدودیت‌های آنها در زمینه شناسایی پارامترهای مودال سازه‌ها، ارائه شده است. در روش پیشنهادی اوّل، برای اولین بار الگوریتم تجزیه میانگین موضعی (LMD) در زمینه شناسایی پارامترهای مودال سازه‌ها به‌کار گرفته شده است. در این روش برای جلوگیری از پدیده اختلاط مودها، از یک مرحله پیش‌پردازش شامل فیلتر کردن بازتاب‌ها استفاده شده است. عملکرد روش پیشنهادی توسط چند شبیه‌سازی عددی و ازمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج آن با روش مبتنی بر تبدیل هیلبرت-هانگ (HHT) مقایسه شده است. بزرگترین مزیّت روش پیشنهادی اوّل این است که شناسایی فرکانس‌های طبیعی و نسبت‌های میرایی کلیه مودهای فعّال سازه تنها با اندازه‌گیری یک بازتاب مناسب قابل انجام است. با این وجود برآورد شکل مودهای سازه مستلزم اندازه‌گیری بازتاب‌های سازه در تمام درجات آزادی می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی عددی برای آزمون ارتعاش آزاد نشان دادند که حداکثر خطای برآورد فرکانس‌های طبیعی، در روش پیشنهادی اوّل و روش HHT به ترتیب ۱% و ۰/۵% می‌باشد. خطای برآورد نسبت‌های میرایی در این آزمون برای روش پیشنهادی اوّل و روش HHT به‌ترتیب به ۴/۱% و ۶/۲% محدود می‌شود. شکل مودهای شناسایی شده توسط هر دو روش دارای معیار اطمینان مودی (MAC) بزرگتر از ۹۹/۸% هستند که دقت بسیار خوبی محسوب می‌شود. در هر دو روش خطای برآورد برای مودهایی که کمتر تحریک شده‌اند، افزایش می‌یابد. هم‌چنین به دلیل مرحله فیلتر کردن، وجود نویز در داده‌ها تأثیر چندانی بر نتایج شناسایی این دو روش ندارد. بررسی نمودارهای مربوط به فاز لحظه‌ای و لگاریتم طبیعی دامنه‌های لحظه‌ای حاصل از این دو روش نشان می‌دهد که نمودارهای مربوط به روش پیشنهادی اوّل در مقایسه با روش HHT کمتر تحت تأثیر نواحی ابتدا و انتهای سیگنال قرار گرفته و همچنین فرم خطی خود را در بازه وسیع‌تری حفظ می‌کند. نتایج شناسایی مربوط به شبیه‌سازی آزمایشگاهی با ارتعاشات مبهم محیطی نشان می‌دهند که هم روش پیشنهادی اوّل و هم روش HHT فرکانس‌های طبیعی را تقریباً به‌طور دقیق برآورد کرده‌اند. در این شبیه‌سازی حداکثر خطای برآورد نسبت‌های میرایی، با وجود ۱۰ درصد نویز در داده‌ها، برای روش پیشنهادی اوّل ۷% و برای روش HHT برابر ۶% بدست آمده است. دوّمین روش پیشنهاد شده، برمبنای الگوریتم جداسازی ناپیدای منابع با استفاده از آمار مرتبه دوّم (SOBSS) می‌باشد. یکی از مهم‌ترین چالش‌های استفاده از این الگوریتم در حوزه شناسایی سیستم، نیاز این الگوریتم به ثبت بازتاب‌های سازه در تمام درجات آزادی سازه است. در این رساله جهت رفع این محدودیت روشی پیشنهاد شده است که در آن ابتدا با بهره‌گیری از فیلترهای فرکانسی مناسب، تعداد مودهای فعّال در بازتاب‌های ثبت شده را کاهش داده، به نحوی که تعداد مودهای فعّال با تعداد بازتاب‌های ثبت شده برابر باشند. سپس با اعمال الگوریتم SOBSS بر روی بازتاب‌های فیلتر شده، پارامترهای مودال سازه استخراج می‌شوند. دقّت روش پیشنهادی با استفاده از چند شبیه‌سازی عددی و آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج شناسایی یک قاب برشی پنج طبقه به ازای درصد‌های مختلف نویز نشان دادند که وجود نویز در داده‌ها می‌تواند کاهش دقت برآورد نسبت‌های میرایی در برخی از مودها را به دنبال داشته باشد (حداکثر خطای ۲۳/۵%). با این وجود دقت برآورد فرکانس‌های طبیعی و شکل مودها در حضور یا عدم حضور نویز تغییر چندانی نمی‌کند. اگرچه روش پیشنهادی دوّم، در هر دو حالت ارتعاش آزاد و ارتعاش مبهم محیطی، تنها با استفاده از دو بازتاب ثبت شده قادر به شناسایی مودهای فعّال سازه می‌باشد ولی افزایش تعداد بازتاب‌های ثبت شده می‌تواند باعث افزایش دقت شناسایی برای مودهای با تحریک‌شدگی ضعیف شود. نتایج شناسایی مربوط به شبیه‌سازی آزمایشگاهی حاکی از ضعف روش پیشنهادی دوّم در برآورد نسبت‌های میرایی برای مودهای با تحریک‌شدگی ضعیف می‌باشد (با حداکثر خطای ۴۱%)؛ با این وجود خطای برآورد فرکانس‌های طبیعی در تمام مودهای شناسایی شده کمتر از ۱% و مقادیر MAC نیز برای همه شکل مودهای نسبی ۱۰۰% بدست آمد.
کلید واژه ها (نمایه ها):
#شناسایی پارامترهای مودال #الگوریتم LMD #الگوریتم SOBSS #فیلتر کردن بازتاب‌ها
محل نگهداری: کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود
یادداشت: حقوق مادی و معنوی متعلق به دانشگاه صنعتی شاهرود می باشد.
تعداد بازدید کننده:
پایان نامه های مرتبط (بر اساس کلیدواژه ها)